專利名稱：信號音產(chǎn)生裝置的制作方法
專利說明 本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域中的一種信號音產(chǎn)生裝置。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與商業(yè)生活中，常需要利用一些聲音信號來實現(xiàn)各種提示，以方便用戶的操作，做到更加人性化。如手機的鈴聲，可以根據(jù)不同類別的來電設(shè)置不同的信號提示。當(dāng)信號音的種類較少、頻率種類也少且對質(zhì)量要求不高時，實現(xiàn)方法較易；當(dāng)信號種類多、頻率范圍寬、且對質(zhì)量要求較高時，利用普通的方案來實現(xiàn)就有一定的難度。
目前實現(xiàn)音頻段內(nèi)的各種提示信號音常有如下幾種方案1、利用錄音芯片對各種信號音事先進(jìn)行錄音，然后由主CPU對錄音芯片進(jìn)行控制，從而根據(jù)需要放出各種信號音。因錄音芯片上的存貯空間有限，因此能錄制的信號音種類及時長均有限，當(dāng)需要對某一種信號音進(jìn)行長時間的反復(fù)播放時，中間就會出現(xiàn)停頓現(xiàn)象；信號音的質(zhì)量與錄制環(huán)境有關(guān)，存在著噪聲現(xiàn)象；錄音芯片的價格較高，不太適合于在對價格要求敏感、大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品當(dāng)中使用。
2、在帶有操作系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)中采用。方法為利用一些語音處理軟件，對各種信號音的幅度進(jìn)行A/D采樣，將采樣后的數(shù)據(jù)以文件的形式存入存貯器內(nèi)，然后由主CPU從存貯器內(nèi)讀取，并寫給外部的FIFO(First in，F(xiàn)irst out；先入先出隊列)緩沖區(qū)，外部電路從FIFO中取出采樣數(shù)據(jù)并經(jīng)D/A變換后輸出，從而放出各種信號音。因這種FIFO的容量一般都較小，當(dāng)FIFO中的數(shù)據(jù)被取完以后，F(xiàn)IFO就向主機產(chǎn)生中斷以申請新的數(shù)據(jù)寫入。這種不停地(通常為毫秒級別)對主機申請中斷的方式，對主機的工作造成了極大的干擾，尤其是在多任務(wù)的應(yīng)用環(huán)境當(dāng)中更加突出，這種干擾直接影響了主機的正常工作。如果是有兩路以上的類似信號音需要處理時，主CPU基本上不能處理其它的任務(wù)，這樣也就限制了許多種應(yīng)用。
3、利用單片機外加D/A轉(zhuǎn)換的方式。該方案也是將經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存在存貯器里，然后經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器送出，從而放出信號音。該方案存在著前兩種方案的不足，一是對于單片機應(yīng)用系統(tǒng)來說，其數(shù)據(jù)文件占用的空間太多，不適合于較長信號音的錄制；二是當(dāng)單片機放音時，基本上就不能處理任何其它的任務(wù)，系統(tǒng)的性能將受到限制。
4、利用單片機外加簡單的RC整形電路的方式。該方案是利用單片機產(chǎn)生不同頻率的方波送給RC整形電路，經(jīng)RC整形后產(chǎn)生一個接近于正弦波的信號音。該方案的問題是簡單的RC電路只能將某一個頻率點的方波處理為類似于正弦波的頻率，對其它的頻率點將產(chǎn)生很大的畸變，輸出的信號音中將含有較大的噪聲，在正規(guī)產(chǎn)品中不適合于采用這種方案。
綜上所述，無論是在單片機級別的應(yīng)用系統(tǒng)中，還是在帶有操作系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)中，都沒有一種很好的方法來解決音頻范圍內(nèi)信號音的產(chǎn)生及播放問題。本實用新型的目的在于提出一種信號音產(chǎn)生裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的構(gòu)建一種信號音產(chǎn)生裝置，包括單片機，用于根據(jù)不同的輸入提供不同頻率的方波信號；RC濾波器，包括串聯(lián)的電阻和電容，以及與電阻兩端并聯(lián)的正向連接的二極管；與單片機的輸出相連接，用于將方波信號變換成輸出包絡(luò)線為正弦波的信號；直流分量消除器，與RC濾波器的輸出相連接，用于去除直流成分，輸出正弦波信號。
本實用新型因為采用了上述方案，能對頻率在400HZ～2000HZ范圍內(nèi)的信號音，產(chǎn)生正弦波輸出信號，并且音質(zhì)純正，無雜音，完全覆蓋了音頻范圍內(nèi)對信號音的要求。

圖1是本實用新型中單片機的原理示意圖。
圖2是與單片機輸出相連接的電路部分實施例圖。
圖3是點A方波電壓時序圖。
圖4是經(jīng)過一級濾波后點B的電壓時序圖。
圖5是經(jīng)過二級濾波后點C的電壓時序圖。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的闡述。
如圖1所示，采用低功耗、低價格、高性能的PIC16F628單片機以中斷的方式來接受外部指令，并對接收到的外部指令進(jìn)行分析，依據(jù)指令代碼的內(nèi)容來確定信號音的頻率，從而控制定時器的定時周期，并產(chǎn)生對應(yīng)頻率的方波輸出。該方波可以直接經(jīng)過驅(qū)動電路(如CD4011)后用于驅(qū)動蜂鳴器或喇叭，用來播放各種提示音；也可以經(jīng)過本實用新型電路部分處理后輸出正弦波信號。
如圖2到圖5所示，本實用新型的電路部分包括RC濾波器和直流去除器，以及連接于其后的放大和驅(qū)動電路。其中的RC濾波器包括前后串連的兩級RC電路，每級RC電路除了串連的電阻R和電容C之外，還在電阻R的兩端并聯(lián)了一個正向的二極管，形成一個特殊的RC電路。其特殊之處，在于利用二極管的特性改變了RC電路的充電和放電的常數(shù)。當(dāng)處于脈沖的高電平期間對RC電路充電，二極管導(dǎo)通，充電常數(shù)較小，輸出的波形弧度為上凸；當(dāng)處于脈沖的低電平期間，RC電路開始放電，二極管截止，充電常數(shù)變大，輸出的波形弧度同樣地保持為上凸(通常的為下凹，這樣輸出的就為鋸齒波)；這樣經(jīng)過二級的RC濾波電路后(采用兩級的目的是為了保證輸出波形的弧度更趨近于正弦波的弧度)，在一個脈沖的周期內(nèi)就輸出了包絡(luò)線為正弦波的信號。當(dāng)經(jīng)過一級去直流分量的放大后，就輸出了一個完整周期的正弦波，其頻率與方波的頻率相同。
本實用新型的電路部分適應(yīng)面廣，既可用在只有單路的少量音頻信號音的簡單系統(tǒng)中，也可以用在同時有兩路且有多種信號音輸出的復(fù)雜系統(tǒng)中。
實施例中采用的PIC16F628單片機，可以支持兩路信號音的同時播放，每路可播放的信號音種類達(dá)八種以上，且時長不限。通過軟件編程，可以輸出含有多種頻率(通常的為單一頻率)的信號音。每播放一種信號音，只需由主機控制電路發(fā)出一條命令即可，當(dāng)需要中途停止時，只需再發(fā)出一條停止命令，對主機的干擾極少，控制很靈活、方便。
本實用新型能對頻率在400HZ～2000HZ范圍內(nèi)的信號音，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，低功耗，不工作時的功耗為微瓦級。播放控制端可看作一個普通的I/O口來使用，不占用主CPU的任何資源，可應(yīng)用于單片機系統(tǒng)，也可應(yīng)用于帶有操作系統(tǒng)的較大的產(chǎn)品當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種信號音產(chǎn)生裝置，包括單片機，用于根據(jù)不同的輸入提供不同頻率的方波信號；其特征在于，還包括RC濾波器，包括串聯(lián)的電阻和電容，以及與電阻兩端并聯(lián)的正向連接的二極管；與單片機的輸出相連接，用于將方波信號變換成輸出包絡(luò)線為正弦波的信號；直流分量消除器，與RC濾波器的輸出相連接，用于去除直流成分，輸出正弦波信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號音產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的RC濾波器包括兩級所述并聯(lián)有二極管的RC電路，兩級之間串聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號音產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的單片機輸出兩路彼此獨立的方波信號，分別接有順次連接的所述的RC濾波器和直流分量消除器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號音產(chǎn)生裝置，其特征在于所述直流分量消除器由一個電容和電阻串聯(lián)而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號音產(chǎn)生裝置，其特征在于還包括運算放大器，其一路輸入與所述直流分量消除器的輸出相連接，另一路輸入連接其他的語音信號。
專利摘要本實用新型公開了一種信號音產(chǎn)生裝置，包括單片機，用于根據(jù)不同的輸入提供不同頻率的方波信號；RC濾波器，包括串聯(lián)的電阻和電容，以及與電阻兩端并聯(lián)的正向連接的二極管，與單片機的輸出相連接，用于將方波信號變換成輸出包絡(luò)線為正弦波的信號；直流分量消除器，與RC濾波器的輸出相連接，用于去除直流成分，輸出正弦波信號。本實用新型因為采用了上述方案，能對頻率在400Hz～2000Hz范圍內(nèi)的信號音，產(chǎn)生正弦波輸出信號，并且音質(zhì)純正，無雜音，完全覆蓋了音頻范圍內(nèi)對信號音的要求。
文檔編號G06F3/16GK2622768SQ0323456
公開日2004年6月30日 申請日期2003年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者肖首信 申請人:深圳市冠日通訊科技股份有限公司